能源生態(tài) 賈鵬課件

能源生態(tài)13級生態(tài)學賈鵬01能源的分類常規(guī)能源新能源新能源的應(yīng)用對人類生態(tài)環(huán)境的影響中國當前新能源的發(fā)展前景能源與社會經(jīng)濟的發(fā)展0203040506目錄1能源的分類A按其形成和來源分類:C按屬性分類:B按開發(fā)利用狀況分類:D按轉(zhuǎn)換傳遞過程分類:能源的分類··1、按其形成和來源分類:(1)來自太陽輻射的能量，如:太陽能、煤、石油、天然氣、水能、風能、生物能(2)來自地球內(nèi)部的能量，如:核能、地熱能。(3)天體引力能，如:潮汐能。2、按開發(fā)利用狀況分類:(1)常規(guī)能源，如:煤、石油、天然氣、水能、生物能。(2)新能源，如:核能、地熱、海洋能、太陽能、早期、風能。··3、按屬性分類:(1)可再生能源，如:太陽能、地熱、水能、風能、生物能、海洋能。(2)非可再生能源，如:煤、石油、天然氣、核能。4、按轉(zhuǎn)換傳遞過程分類:(1)一次能源，直接來自自然界的能源。如:煤、石油、天然氣、水能、風能、核能、海洋能、生物能。(2)二次能源，如:沼氣、汽油、柴油、焦炭、煤氣、蒸汽、火電、水電、核電、太陽能發(fā)電、潮汐發(fā)電、波浪發(fā)電等。2常規(guī)能源常規(guī)能源煤炭石油天然氣電能3新能源核能01太陽能02地熱能、風能、海洋能、潮汐能03生物質(zhì)能、氫能和天然氣水合物04新能源核能定義:核能(或稱原子能)是通過核反應(yīng)從原子核釋放的能量核能可通過三種核反應(yīng)之一釋放:1、核裂變，較重的原子核分裂釋放結(jié)合能。2、核聚變，較輕的原子核聚合在一起釋放結(jié)合能。3、核衰變，原子核自發(fā)衰變過程中釋放能量。核能的開發(fā)價值核能有巨大威力。1公斤鈾原子核全部裂變釋放出來的能量，約等于2700噸標準煤燃燒時所放出的化學能。一座100萬千瓦的核電站，每年只需25噸至30噸低濃度鈾核燃料，運送這些核燃料只需10輛卡車；而相同功率的煤電站，每年則需要300多萬噸原煤，運輸這些煤炭，要1000列火車。核聚變反應(yīng)釋放的能量則更巨大。核能的優(yōu)點1．核能發(fā)電不像化石燃料發(fā)電那樣排放巨量的污染物質(zhì)到大氣中，因此核能發(fā)電不會造成空氣污染。2．核能發(fā)電不會產(chǎn)生加重地球溫室效應(yīng)的二氧化碳。3．核能發(fā)電所使用的鈾燃料，除了發(fā)電外，暫時沒有其他的用途。4．核燃料能量密度比起化石燃料高上幾百萬倍，故核能電廠所使用的燃料體積小，運輸與儲存都很方便，一座1000百萬瓦的核能電廠一年只需30公噸的鈾燃料，一航次的飛機就可以完成運送。5．核能發(fā)電的成本中，燃料費用所占的比例較低，核能發(fā)電的成本較不易受到國際經(jīng)濟情勢影響，故發(fā)電成本較其他發(fā)電方法為穩(wěn)定。核能的缺點1．核能電廠會產(chǎn)生高低階放射性廢料，或者是使用過之核燃料，雖然所占體積不大，但因具有放射線，故必須慎重處理，且需面對相當大的政治困擾。2．核能發(fā)電廠熱效率較低，因而比一般化石燃料電廠排放更多廢熱到環(huán)境里，故核能電廠的熱污染較嚴重。3．核能電廠投資成本太大，電力公司的財務(wù)風險較高。4．核能電廠較不適宜做尖峰、離峰之隨載運轉(zhuǎn)。5．興建核電廠較易引發(fā)政治歧見紛爭。6．核電廠的反應(yīng)器內(nèi)有大量的放射性物質(zhì)，如果在事故中釋放到外界環(huán)境，會對生態(tài)及民眾造成傷害。核能的使用對生態(tài)環(huán)境的影響

核能發(fā)電的熱量并非來自燃燒，所以不會造成空氣污染，也不會排放二氧化碳。但是核能電廠在正常運轉(zhuǎn)時，仍然會將微量的放射性物質(zhì)排到外界環(huán)境，而且核能發(fā)電會產(chǎn)生中低階的放射性廢料，以及具有高強度放射性的核燃料。上述物質(zhì)皆會影響生物細胞及染色體，使其發(fā)生基因突變等癥狀。使用過的核燃料中尚有許多可以回收利用的鈾及鈽元素，在可見的未來均有可能成為珍貴的能源。如果這些放射性物質(zhì)有機會在環(huán)境中擴散，亦會威脅到人類的健康。一般來說，使用過核燃料中某些超鈾元素(例如鈽)的半衰期長達數(shù)萬年，必須長期與生物的食物鏈隔離，才能避免對人類造成傷害。由于核能發(fā)電的熱效率較火力發(fā)電低，故核能發(fā)電的熱污染較火力發(fā)電嚴重。此項熱污染影響最大的首推核電站所在區(qū)域。熱污染導致海溫劇增，使當?shù)氐纳鷳B(tài)環(huán)境改變，以臺灣為例:核二廠排水口附近曾出現(xiàn)秘雕魚，更因核三廠排放溫水，而導致附近珊瑚產(chǎn)生白化等。近年臺電方面雖已有改善的防護措施，但已無法復原。應(yīng)如何減少熱污染?

提高發(fā)電機組的熱效率，但提高熱效率，必須增加相當多的設(shè)備。設(shè)備的裝置費用，可以由因熱效率提高而節(jié)省下的燃料中獲得補償。核能發(fā)電的燃料成本較低，故提高核能發(fā)電廠熱效率所需的設(shè)備增購費用，可能無法由節(jié)省下來的燃料費中賺取回來，故不值得投資。核能電廠熱效率的提高，將使電廠的設(shè)計變的非常復雜，復雜的系統(tǒng)必定較易故障。核能電廠的建廠投資成本非常大，任何設(shè)備發(fā)生故障，均會使電廠無法發(fā)電，將會對電力公司帶來較大的財務(wù)損失。因此從技術(shù)層面來說，核電廠的熱效率絕對可以提高，但從經(jīng)濟層面考量，則不值得如此做。

最令人頭痛的是核廢料安置的問題，到目前為止放射性三廢處理尚未找到完全安全、有效的方法，目前國內(nèi)外公認比較好的處理技術(shù)是深部地層埋藏，即將燃燒完的放射性廢物進行玻璃固化后，冷卻30~50年，然后將其埋藏于數(shù)百米深的巖層中。核廢料中的某些元素半衰期很長，誰能夠保證在將來它不會因為什么意外而泄漏呢?或許，它不會影響到我們這代，但是我們的子孫后代呢?從可持續(xù)發(fā)展的觀點來講我們不能斷了子孫的后路，我們不能為了眼前的利益，把污染環(huán)境的后果全讓后人承擔。太陽能定義：太陽能(solarenergy)，是指太陽的熱輻射能，主要表現(xiàn)就是常說的太陽光線。太陽能是太陽內(nèi)部連續(xù)不斷的核聚變反應(yīng)過程產(chǎn)生的能量。太陽能發(fā)電方式：（1）光—熱—電轉(zhuǎn)換。即利用太陽輻射所產(chǎn)生的熱能發(fā)電。一般是用太陽能集熱器將所吸收的熱能轉(zhuǎn)換為工質(zhì)的蒸汽，然后由蒸汽驅(qū)動氣輪機帶動發(fā)電機發(fā)電。前一過程為光—熱轉(zhuǎn)換，后一過程為熱—電轉(zhuǎn)換。（2）光—電轉(zhuǎn)換。其基本原理是利用光生伏打效應(yīng)將太陽輻射能直接轉(zhuǎn)換為電能，它的基本裝置是太陽能電池。地熱能地熱能〔GeothermalEnergy〕是由地殼抽取的天然熱能，這種能量來自地球內(nèi)部的熔巖，并以熱力形式存在，是引致火山爆發(fā)及地震的能量。運用地熱能最簡單和最合乎成本效益的方法，就是直接取用這些熱源，并抽取其能量。地熱能是可再生資源。作用：(1)蒸汽型地熱發(fā)電(2)熱水型地熱發(fā)電（3）地熱供暖（4）地熱務(wù)農(nóng)（5）地熱行醫(yī)潮汐能

潮汐能是從海水面晝夜間的漲落中獲得的能量。它與天體引力有關(guān)，地球－月亮－太陽系統(tǒng)的吸引力和熱能是形成潮汐能的來源。潮汐能包括潮汐和潮流兩種運動方式所包含的能量，潮水在漲落中蘊藏著巨大能量，這種能量是永恒的、無污染的能量。發(fā)電原理：原理是利用天體引潮力導致海水發(fā)生水平流動的動能來制造電能。這類發(fā)電又可分為三種形式：1.單庫單向2.雙庫單向3.單庫雙向。在漲潮或落潮過程中，海水進出水庫，帶動水輪發(fā)電機發(fā)電生物質(zhì)能定義：生物質(zhì)能(biomassenergy)，就是太陽能以化學能形式貯存在生物質(zhì)中的能量形式，即以生物質(zhì)為載體的能量。它直接或間接地來源于綠色植物的光合作用，可轉(zhuǎn)化為常規(guī)的固態(tài)、液態(tài)及氣態(tài)燃料，取之不盡、用之不竭，是一種可再生能源，同時也是唯一一種可再生的碳源。特點：可再生性低污染性廣泛分布性總量十分豐富廣泛應(yīng)用性氫能

氫能是通過氫氣和氧氣反應(yīng)所產(chǎn)生的能量。氫能是氫的化學能，氫在地球上主要以化合態(tài)的形式出現(xiàn)，是宇宙中分布最廣泛的物質(zhì)，它構(gòu)成了宇宙質(zhì)量的75%，二次能源。工業(yè)上生產(chǎn)氫的方式很多，常見的有水電解制氫、煤炭氣化制氫、重油及天然氣水蒸氣催化轉(zhuǎn)化制氫等，但這些反應(yīng)消耗的能量都大于其產(chǎn)生的能量。前景：氫是宇宙中分布最廣泛的物質(zhì)，它構(gòu)成了宇宙質(zhì)量的75%，因此氫能被稱為人類的終極能源。水是氫的大"倉庫"，如把海水中的氫全部提取出來，將是地球上所有化石燃料熱量的9000倍。氫的燃燒效率非常高，只要在汽油中加入4%的氫氣，就可使內(nèi)燃機節(jié)油40%。新能源真的好嗎？？？？？

被人們稱為清潔能源的風能、氫能、潮汐能也有不少“陰暗面”。君不見每年死在世界上最大的風力發(fā)電站--美國加利福尼亞阿特蒙隘口風力發(fā)電站的風車陣中的鳥類多達近5000只，以至于每年到了冬天候鳥遷徙的季節(jié)，政府不得不關(guān)閉這一電站。在獲取氫原料的過程中所排放的溫室氣體，比汽車尾氣還厲害;而海面上鋪設(shè)的面積以平方公里計的潮汐發(fā)電機對于海洋生態(tài)的影響，也是難以估計的。它們真的清潔嗎?或許它們沒有向環(huán)境排放廢物，可是它們破壞了原本和諧平衡的生態(tài)環(huán)境。試問還有什么比一個和諧美麗的居住環(huán)境更重要的呢?

當然，太陽能是絕對干凈的，但可惜目前的應(yīng)用效率太低，只能用來燒燒熱水，給筆記本電腦充充電而已;在另一個極端，我們有一種很有前途的選擇--反物質(zhì)。10毫克反物質(zhì)湮滅的能量之巨大，足夠航天飛機往返火星一次，在丹?布朗的小說《天使與魔鬼》中所描述的那一點點反物質(zhì)量，大概足以夷平整個羅馬了--但可惜，要得到一個正電子，就得動用大型粒子對撞機，代價實在是太高了。反物質(zhì)：是一種人類陌生的物質(zhì)形式，在粒子物理學里，反物質(zhì)是反粒子概念的延伸，反物質(zhì)是由反粒子構(gòu)成的。反物質(zhì)和物質(zhì)是相對立的，會如同粒子與反粒子結(jié)合一般，導致兩者湮滅并釋放出高能光子或伽瑪射線。4新能源的運用對人類生態(tài)環(huán)境的影響新能源的運用對人類生態(tài)環(huán)境的影響

隨著經(jīng)濟的發(fā)展，工業(yè)對于能源的需求越來越大，經(jīng)濟建設(shè)對于傳統(tǒng)能源的依賴已經(jīng)超出了生態(tài)環(huán)境的正常供給，過分的對傳統(tǒng)能源的索取已經(jīng)讓我們吃盡了苦頭。石油和煤炭燃燒時產(chǎn)生二氧化碳，大量的溫室氣體導致氣溫不斷升高，冰川融化，海平面不斷上升，同時一些原本冰封在冰川里的有害細菌開始活躍。酸雨對于我們農(nóng)業(yè)和建筑產(chǎn)生極大的危害，沙塵暴、颶風等災(zāi)害的升級，時刻都在威脅著我們的健康和生活。不僅如此，大規(guī)模的開采傳統(tǒng)能源，已經(jīng)使一些能源如石油等已經(jīng)出現(xiàn)了嚴重的短缺。這一系列的生態(tài)環(huán)境問題迫使人們不斷研究和發(fā)展儲量豐富并且環(huán)保的新能源，降低對于傳統(tǒng)能源的依賴，在積極發(fā)展建設(shè)的同時，不在意破壞生態(tài)為代價。5中國當前社會新能源發(fā)展前景中國當前社會新能源發(fā)展前景

在國際石油市場強勢震蕩和國內(nèi)一些城市不斷拉閘限電的同時，我國的能源專家把目光投向了新能源和可再生能源的開發(fā)利用，專家的研究普遍表明，我國新能源利用前景廣闊。我國今后將大力發(fā)展風能、太陽能、地熱、生物質(zhì)能等新能源和可再生能源，到2016年中國新能源和可再生能源的年開發(fā)量將達到4300萬噸標準煤，占當時能源消費總量的2％。國家發(fā)展和改革委員會中國可再生能源規(guī)模化發(fā)展項目辦公室主任周鳳起說，我國正在制定可再生能源促進法，以促進對可再生綠色能源產(chǎn)業(yè)的大規(guī)模開發(fā)和利用。

我國有豐富的新能源和可再生能源。統(tǒng)計顯示，太陽能年日照時數(shù)在2200小時以上的地區(qū)約占國土面積的三分之二以上，具有良好的開發(fā)條件和應(yīng)用價值?？砷_發(fā)的風能資源儲量為2.53億千瓦。地熱資源遠景儲量相當于2000億噸標準煤，已勘探的40多個地熱田可供中低溫直接利用的熱儲量相當于31.6億噸標準煤。中國能源研究會的一項研究說，從長遠來看，新能源和可再生能源的開發(fā)利用可以逐步改善以煤炭為主的能源結(jié)構(gòu)，促進常規(guī)能源資源更加合理有效地利用，緩解與能源相關(guān)的環(huán)境污染問題，使我國能源、經(jīng)濟與環(huán)境的發(fā)展相互協(xié)調(diào)，實現(xiàn)